CN102852607B - 船用柴油机scr反应器导流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船用柴油机SCR反应器导流装置，属于流体力学应用技术领域。装置包括导流环、导流板、前支撑板和后支撑板，导流环为两个或两个以上，导流环为圆锥形曲面，导流环同轴前后布置，导流板呈放射状布置在导流环的圆周面上，导流环通过导流板固定连接成一体，其整体再通过前支撑板和后支撑板固定安装在扩张腔内部，导流环在扩张腔内部形成多层曲面结构，将扩张腔的纵截面分为不同扩张角的区域，以改善扩张腔内部流场径向不均匀性；平板结构的导流板将扩张腔的横截面分为等面积的多个区域，以改善扩张腔内部流场周向不均匀性。
Description
技术领域
发明属于流体力学应用技术领域，具体涉及一种船用柴油机SCR反应器导流装置。
背景技术
选择性催化还原（即SCR，全称为Selective Catalytic Reduction）技术是船用柴油机废气处理的主流技术。SCR反应器的流场均匀性是其核心技术。如果废气进入催化剂孔道的流速不均匀，那么速度过高的区域会有部分废气来不及反应就被排出，而速度过低区域的催化能力得不到充分利用，从而使反应器的性能下降。通常，为了保证废气进入催化剂孔道的流速均匀，扩张腔的扩张角度不能过大，但这会导致扩张腔的轴向尺寸过大，影响了SCR系统的装船应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种轴向尺寸小，附加压力损失低，出口流速均匀的船用柴油机SCR反应器废气导流装置，以克服现有技术的上述缺点。
本发明的船用柴油机SCR反应器废气导流装置，包括导流环、导流板、前支撑板和后支撑板，外围装置为SCR反应器，SCR反应器的圆形腔连接扩张腔，扩张腔的扩张角度为80°～100°，扩张腔连接方形腔，方形腔内置催化剂；
其中导流环为两个或两个以上，导流环为圆锥形曲面，导流环同轴前后布置，导流板呈放射状布置在导流环的圆周面上，导流环通过导流板固定连接成一体，其整体再通过前支撑板和后支撑板固定安装在扩张腔内部，导流环在扩张腔内部形成多层曲面结构，将扩张腔的纵截面分为不同扩张角的区域，以改善扩张腔内部流场径向不均匀性；平板结构的导流板将扩张腔的横截面分为等面积的多个区域，以改善扩张腔内部流场周向不均匀性。
工作原理：柴油机废气由圆形腔流经扩张腔进入方形腔内的催化剂中并在催化剂表面反应。导流装置将扩张腔划分为多个流动通道，废气等速度进入每个通道，由于每个通道出口面积和入口面积比相同，所以废气等速度流出每个通道，从而保证进入催化剂的废气流速相同。
有益效果：本发明的导流装置通道的设计考虑扩张腔内流场的两种不均匀性：由扩张腔截面面积变化引起的径向不均匀性；由扩张腔截面形状变化引起的周向不均匀性；导流环进行径向分割，将扩张腔的纵截面分为锥角递增的多层曲面，改善了流场径向不均匀性；导流板进行周向分割，将扩张腔的横截面分为等面积的多个区域，从而改善了扩张腔内部流场周向不均匀性；进而使得扩张腔的扩张角度为80°～100°时，就能满足扩张腔出口流速均匀的要求，有效减少了扩张腔的轴向长度；导流环沿扩张腔的轴线分前后多层布置，有效降低了由导流装置引起的压力损失。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明导流环结构的左视图；
图3为本发明导流环结构的主视图；
图4为本发明导流板结构的主视图；
图5为本发明导流板结构的左视图；
图6为本发明在柴油机SCR反应器中的安装示意图；
图7为安装本发明的导流装置前后NOx脱除率对比图。
其中，1-圆形腔、2-导流装置、3-扩张腔、4-方形腔、5-催化剂、6-前支撑板、7-后支撑板、8-导流环、9-导流板、10-前导流环、11-内导流环、12-圆接方导流环、13-长导流板、14-短导流板。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种船用柴油机SCR反应器导流装置，如附图1所示，包括导流环8、导流板9、前支撑板6和后支撑板7，如附图6所示外围装置为柴油机SCR反应器，柴油机SCR反应器外形尺寸为1854mm×1675mm×2924mm，柴油机SCR反应器扩张腔3的入口与Φ600mm的圆形腔1相连，出口与1500mm×1140mm的方形腔4相连，方形腔内置催化剂5，扩张腔3的扩张比为6，若采用小扩张角，扩张腔的长度将超过1000mm，由于实际需要，扩张腔3长度要求控制在400mm左右要求扩张角度增至95°；
如附图2和3所示，导流环8包括前导流环10、内导流环11和圆接方导流环12，前导流环10和内导流环11为圆锥形曲面，圆接方导流环12的外形与扩张腔3内壁相似，其两端分别为圆形开口和方形开口，圆形开口与圆形腔对应，方形开口与方形腔对应；如附图4和5所示，导流板9包括长导流板13和短导流板14；前导流环10和内导流环11同轴前后布置，长导流板13和短导流板14的底边呈放射状焊接在内导流环11的圆周面上，长导流板13和短导流板14的顶边一部分焊接在前导流环10的内壁上，顶边的另一部分焊接在圆接方导流环12的内壁上，圆接方导流环12的方形开口的四个顶角外壁上各焊接一个后支撑板7，圆接方导流环12的圆形开口外壁上焊接四个前支撑板6，导流装置2整体通过前支撑板6和后支撑板7焊接在柴油机SCR反应器的扩张腔3内壁上，前导流环10、内导流环11和圆接方导流环12及其延长线将扩张腔3的纵截面分为不同扩张角的四个区域，即：内导流环11之内、前导流环10和内导流环11之间、前导流环10与圆接方导流环12之间、圆接方导流环12之外，四块短导流板14和四块长导流板13将扩张腔3的横截面分为等面积的八个区域。
其中，内导流环的锥角为38°，轴向长度为300mm，前导流环的锥角为56°，轴向长度为80mm，圆接方导流环12的锥角为87°，轴向长度为200mm，扩张腔的锥角为95°，轴向长度为400mm。
通过导流环和导流板的组合导流作用，柴油机废气流速均匀地进入方形腔内的催化剂充分反应，满足了实用要求，如附图7所示，本发明在柴油机负荷较高时（即废气流速较大时），NOx脱除率显著提高，即反应器性能显著提升。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.船用柴油机SCR反应器废气导流装置，其特征在于，包括导流环(8)、导流板(9)、前支撑板(6)和后支撑板(7)，外围装置为柴油机SCR反应器，柴油机SCR反应器扩张腔(3)的入口与圆形腔(1)相连，出口与方形腔(4)相连，方形腔(4)内置催化剂(5)；其中导流环(8)为两个或两个以上，导流环(8)为圆锥形曲面，导流环(8)同轴前后布置，导流板(9)呈放射状布置在导流环(8)的圆周面上，导流环(8)通过导流板(9)固定连接成一体，其整体再通过前支撑板(6)和后支撑板(7)固定安装在扩张腔(3)内部，导流环(8)在扩张腔内部形成多层曲面结构，将扩张腔(3)的纵截面分为不同扩张角的区域；导流板(9)将扩张腔(3)的横截面分为等面积的多个区域；
所述导流板(9)包括长导流板(13)和短导流板(14)；前导流环(10)和内导流环(11)同轴前后布置，长导流板(13)和短导流板(14)的底边呈放射状焊接在内导流环(11)的圆周面上，长导流板(13)和短导流板(14)的顶边一部分焊接在前导流环(10)的内壁上，顶边的另一部分焊接在圆接方导流环(12)的内壁上，圆接方导流环(12)的方形开口的四个顶角外壁上各焊接一个后支撑板(7)，圆接方导流环(12)的圆形开口外壁上焊接四个前支撑板(6)，导流装置(2)整体通过前支撑板(6)和后支撑板(7)焊接在柴油机SCR反应器的扩张腔(3)内壁上，前导流环(10)、内导流环(11)和圆接方导流环(12)及其延长线将扩张腔(3)的纵截面分为不同扩张角的四个区域，四块短导流板(14)和四块长导流板(13)将扩张腔(3)的横截面分为等面积的八个区域。
2.如权利要求1所述的船用柴油机SCR反应器废气导流装置，其特征在于，所述导流环(8)包括前导流环(10)、内导流环(11)和圆接方导流环(12)，前导流环(10)和内导流环(11)为圆锥形曲面，圆接方导流环(12)的外形与扩张腔(3)内壁相似，其两端分别为圆形开口和方形开口，圆形开口与圆形腔对应，方形开口与方形腔对应。
3.如权利要求1所述的船用柴油机SCR反应器废气导流装置，其特征在于，所述四个区域为：内导流环(11)之内、前导流环(10)和内导流环(11)之间、前导流环(10)与圆接方导流环(12)之间、圆接方导流环(12)之外。
4.如权利要求1、2或3所述的船用柴油机SCR反应器废气导流装置，其特征在于，所述内导流环(11)的锥角为38°，轴向长度为300mm，前导流环(10)的锥角为56°，轴向长度为80mm，圆接方导流环(12)的锥角为87°，轴向长度为200mm，扩张腔的锥角为95°，轴向长度为400mm。
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